Künstliche Intelligenz
Nachhaltige Softwarearchitekturen: Energieeffizienz als Designziel
Als Grenzgänger zwischen Software Engineer und Software Architect ist Noah Neukam in Web-Architekturen heimisch. Seine Steckenpferde sind qualitätsgetriebene Softwarearchitekturarbeit, Kommunikation und Umfeld, sowie die Auswirkungen von Strukturen und Strukturmustern auf Software.
Uwe Neukam ist Software Architect bei DATEV eG und hat in mehr als 20 Berufsjahren in mehreren Unternehmen den Wandel von on-premises Entwicklung hin zur Webentwicklung begleitet. In individuellen Analysen und auf das Unternehmen zugeschnittenen Umsetzungen sieht er den Schlüssel dafür.
Für IT-Spezialisten und Softwarearchitektinnen ist Nachhaltigkeit ein wichtiger Aspekt ihrer Arbeit und das entscheidende Stichwort dabei lautet: Energieverbrauch. Diesen beschreibt das Borderstep Institut in Bezug auf Deutschland 2024 wie folgt:
„Zwischen 2010 und 2024 ist der Stromverbrauch der Rechenzentren und kleineren IT-Installationen um über 90 % auf knapp 20 Mrd. kWh im Jahr angestiegen. […] Das beschleunigte Wachstum der RZ-Branche wird zwangsläufig zu einem weiteren Anstieg des Energiebedarfs führen. Bis zum Jahr 2030 wird erwartet, dass Rechenzentren in Deutschland etwas mehr als 30 Milliarden Kilowattstunden Strom pro Jahr verbrauchen. Diese Prognose berücksichtigt die Anforderungen des Energieeffizienzgesetzes und geht von einer erheblichen Verbesserung der Effizienz der Gebäudetechnik aus […] Die durch den Stromverbrauch der Rechenzentren erzeugten Treibhausgasemissionen werden in Deutschland deutlich abnehmen, weil die Stromversorgung zunehmend auf erneuerbare Energien umgebaut wird. Bis zum Jahr 2030 werden sie voraussichtlich um 30 % sinken“.
Diagramm über Energiebedarf und Entwicklung in Deutschland (Abb. 1)
Die Rolle der Software bei der CO2-Ersparnis
Nachhaltigkeit hat viele Facetten, wie etwa ein Blick auf die UN-Nachhaltigkeitsziele zeigt. Auch die Definition des Bitkom (2021) im Umfeld „Ressourceneffiziente Programmierung“ fasst den Begriff sehr weit, wie der folgende Auszug aus der Begriffserklärung zeigt:
„Dauerhafte Entwicklung, die die Bedürfnisse der Gegenwart befriedigt, ohne zu riskieren, dass künftige Generationen ihre eigenen Bedürfnisse nicht befriedigen können […].“
Die entscheidende Frage ist allerdings: Wo gibt es bei der Entwicklung von Software direkte Einflussmöglichkeiten? Der naheliegendste Aspekt ist eindeutig der Energieverbrauch der IT, der im täglichen Betrieb immer präsent ist. Warum ist das so wichtig? Bei Software geht es im Allgemeinen nicht um den Selbstzweck, sondern um die Unterstützung bei Aufgaben und Problemen im täglichen Leben. So kann es passieren, dass eine für sich genommen lapidare Tätigkeit eines Menschen in Summe einen sehr hohen Energieverbrauch erzeugt. Nehmen wir als Beispiel eine Google-Suchanfrage. Sie hat im Schnitt einen Strombedarf von 0,3 Watt. Je nachdem, welchen Modellen gefolgt wird, entsteht bei einem durchschnittlichen Volumen von 75.000 Suchanfragen pro Sekunde im Jahr ein Strombedarf von ca. 720 GWh. Dies entspricht ca. 400.000 Single-Haushalten in Deutschland. Mit dem Einzug von KI-gestützten Systemen hat sich der Verbrauch verzehnfacht.
Zwar wird die Hardware immer effizienter im Verbrauch, aber das Benutzerverhalten (Beispiel: „Wie viele Streamingdienste habe ich abonniert?“) und das Softwareangebot fressen die Einsparungen oft wieder auf. So ist immer mehr Hardware nötig, um mit dem stetig wachsenden Softwareangebot mithalten zu können. Im Resultat steigt der Energieverbrauch unaufhörlich.
Grundlast einer Softwarearchitektur
Beim Blick auf die tägliche Arbeit von Softwarearchitekten drängt sich schnell der Gedanke auf, dass der Energieverbrauch der jeweiligen Architektur einfach zu ermitteln sein sollte. Dafür wäre die Einführung eines Energielabels eine geeignete Maßnahme, die einer Software ein CO2-Preisschild umhängen würde. Leider lässt es sich nicht so einfach bewerkstelligen, denn die Softwarearchitektur ist eine wichtige, aber nicht die einzige Komponente, die einen Einfluss auf den Energieverbrauch hat.
Zu den weiteren Faktoren gehören die Umsetzung der Softwarearchitektur und die Verwendung der Software durch den Benutzer. Schaut man in die Vergangenheit, zeigt sich immer wieder, dass Applikationen zweckentfremdet wurden. Der Klassiker für umfangreiche Nutzung außerhalb des ursprünglich gedachten Nutzungszwecks ist Microsoft Excel. Das System wird mittlerweile für viele Use Cases eingesetzt, was auf der einen Seite Kreativität im Umgang mit Systemen zeigt, aber, wie schon angesprochen, die Kontrolle unmöglich macht.
Bei der Umsetzung der Softwarearchitektur kann es schon mal passieren, dass sich unnötig komplizierte Codezeilen einschleichen. Um den Qualitätsanforderungen dennoch zu entsprechen, ist im Softwarebetrieb letztlich mehr Hardware nötig als geplant.
Diese Beispiele zeigen, wie komplex das Thema Energieverbrauch von Software ist. Es gibt eine Reihe Faktoren, um darauf Einfluss zu nehmen und auch die Softwarearchitektur hat ihren Anteil daran. Woran lässt sich festmachen, was gutes oder schlechtes Softwaredesign im Sinne von Nachhaltigkeit ausmacht? Sind zwei Microservices nachhaltiger als einer? Ist ein Monolith ineffizienter als Microservices? Entwicklungsteams und das Management erwarten Antworten auf diese Fragen.
Was hat Einfluss auf den Energieverbrauch?
Angesichts der komplexen Gemengelage liegt die Frage nahe: Gibt es einen Ansatz, um für weniger Energiehunger bei einer Software zu sorgen? Vielen Softwareherstellern ist das Thema mittlerweile wichtig und dementsprechend geben sie Empfehlungen oder Handlungsanweisungen heraus. Aber auch hier gilt: Was bei dem einen funktioniert, muss bei einem anderen noch lange nicht zum Erfolg führen. Markus Eisele von Red Hat hat eine Reihenfolge formuliert, der wir gerne folgen:
- Datendesign, -nutzung und -speicherung: Weniger ist hier mehr! Entwicklerinnen und Entwickler neigen dazu, zukunftssicher zu arbeiten: „Es kann ja mal sein, dass dies benötigt wird.“ So kommt es häufig zu Überprovisionierung, sodass beispielsweise mehr Daten als notwendig über die Netzwerke verteilt werden. Oder viele Zugriffe werden bis zur Datenhaltung weitergeleitet, auch wenn das nicht notwendig ist. Entwicklerinnen und Entwickler sollten einmal prüfen, welchen Stromverbrauch ein Speichern oder echtes Löschen auf einer Festplatte generiert.
- Anwendungsdesign: Das Internet hat es geschafft, dass Software immer erreichbar ist. Dieses „Always on“ hat die gleichen Auswirkungen wie der Stand-by-Modus bei Haushaltsgeräten. Dabei kommen die bereitgestellten Ressourcen nicht wirklich zum Einsatz. Die meisten Applikationen arbeiten immer noch synchron, obwohl sich viele ihrer Prozesse parallelisieren ließen.
- Plattformbereitstellung, -nutzung und -skalierung: Bei diesem Punkt zeigt sich eine direkte Auswirkung von Softwarearchitekturen. Provisionierungskonfigurationen können dazu führen, dass zusätzliche Hardware notwendig ist. Obwohl das zumeist nicht der wesentliche Punkt im Sinne der Nachhaltigkeit ist (Entwickler betrachten nur den Applikationskontext), kann das im schlechtesten Fall einen Dominoeffekt auslösen: Markus Eisele hat recht, wenn er bemerkt, dass man die Konfiguration unter Umständen in ihrer Gesamtheit betrachten muss.
- Codeeffizienz: Auch wenn Entwickler und Entwicklerinnen es nicht gerne hören: Der effizienteste Code ist kein Code. Wenn sie Code schreiben, sollten sie bereits beim Design auf den Workload achten.
- Betrieb: Cloudsysteme bieten eine hohe Rechendichte für ihre gemanagten Serviceangebote. Anwenderinnen und Anwender können im Vergleich zu selbst virtualisierten Applikationsservern in der Cloud mehr Software auf weniger Hardware betreiben. Das sollte man unbedingt nutzen.
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Klarna will an die Börse: Von „Buy now, pay later“ zur Neobank
Der Bezahldienst Klarna will mit seinem Börsengang in New York bis zu 1,27 Milliarden Dollar einnehmen. Der Großteil davon soll an bestehende Investoren gehen. Nur etwa 205 Millionen Dollar sollen direkt dem schwedischen Fintech verbleiben. Das geht aus den Unterlagen hervor, in denen Klarna die Einzelheiten des Börsengangs an der Wall Street veröffentlicht hat.
Klarna war unter anderem mit dem Angebot gestartet, das Bezahlen im Online-Handel durch den Kauf auf Rechnung zu vereinfachen. Die Firma war auch ein Vorreiter des Modells „Kaufe jetzt, zahle später“. Geld macht Klarna zum Beispiel mit Zinsen bei verzögerten Zahlungen. Ende vergangenen Jahres kam Klarna auf 93 Millionen aktive Kunden.
Auf dem Weg zur Neobank
Das Prinzip des Einkaufens auf Pump boomt auch in Deutschland. 2024 wurde laut der Auskunftei Schufa erstmals die Marke von zehn Millionen neu aufgenommene Ratenkredite innerhalb eines Jahres erreicht – und das liege vor allem Kleinkredite unter 1000 Euro, die inzwischen die Hälfte des Aufkommens ausmachten. „Dieser starke Anstieg der laufenden Kleinkredite unterstreicht das potenzielle Überschuldungsrisiko durch zu viele Kleinkredite wie etwa von Buy-Now-Pay-Later“, sagt Schufa-Vorstandsmitglied Ole Schröder.
Klarna versucht inzwischen aber, nicht nur Bezahldienstleister und Kleinkreditgeber zu sein – man will sich mehr und mehr als vollwertige Neobank positionieren, die mit Anbietern wie Revolut oder N26 im Wettbewerb steht. So hat Klarna am Dienstag auch die Einführung einer eigenen Debitkarte angekündigt.
Diese Debitkarte basiert auf Visas Kartenprodukt Flexible Credential. Sie soll Kunden die Entscheidungsmöglichkeit bieten, mit ihr entweder direkt per Debit oder in Raten zu zahlen. Entsprechende Einstellungen lassen sich in der Klarna-App vornehmen. Die Karte soll an rund 150 Millionen Visa-Akzeptanzstellen weltweit nutzbar sein. In Europa werde sie in zehn Ländern auf den Markt kommen, wobei sich Deutschland noch gedulden muss.
Milliardenbewertung in Aussicht
Für seinen Börsengang strebt das schwedische Unternehmen die Milliardenbewertung an. Klarna und einige seiner Investoren bieten laut der bei der US-Börsenaufsichtsbehörde SEC eingereichten Meldung 34,3 Millionen Aktien für 35 bis 37 Dollar pro Stück an. Sollte Klarna die obere Spanne erreichen, wäre der schwedische Finanzdienstleister an der Börse rund 14 Milliarden Dollar wert. Die Klarna-Aktie wurde für den Handel an der New Yorker Börse unter dem Kürzel „KLAR“ zugelassen
Klarna hatte bereits im März einen Antrag auf Börsengang bei der SEC gestellt, die Pläne jedoch auf Eis gelegt, nachdem US-Präsident Donald Trump mit seinem Handelskrieg die Finanzmärkte verunsichert hatte.
(axk)
Künstliche Intelligenz
DevBoard: Ultra-Wideband für Position und Tracking
Ultrabreitband (UWB) ist keine neue Technologie – aber erst in den vergangenen Jahren hat sie richtig Fahrt aufgenommen und den Sprung in den Massenmarkt geschafft. Inzwischen steckt UWB in immer mehr Geräten, darunter zahlreiche Top-Smartphones und sogar Apples AirTags.
Bei UWB handelt es sich um eine energiesparende Funktechnik für kurze Distanzen, die Daten über ein besonders breites Frequenzspektrum von rund 500 MHz überträgt. Das macht sie vielseitig einsetzbar – von der Datenübertragung über Radarsensorik bis hin zur exakten Abstandsmessung. Vor allem Letzteres gilt derzeit als einer der spannendsten und am schnellsten wachsenden Anwendungsbereiche, mit den inzwischen recht günstigen AI Thinker UB03 Modulen können wir Maker nun auch mitspielen.
(Bild: ai-thinker.com)
Die Sensoren (an sich sind es Funkgeräte) arbeiten mit Frequenzen zwischen 6,25 und 8,28 GHz und einem 500 MHz breiten Funkspektrum. Die Funkwellen werden praktisch (von Antenne und Montage dieser abhängig) rundum ausgestrahlt und durchdringen auch viele Hindernisse und Menschen. Auch die Ausrichtung der einzelnen UWB-Geräte ist daher nicht entscheidend für die Qualität der Messung.
Bei zwei Geräten kann man den Abstand messen, bei mindestens drei Geräten auch schon eine absolute Position. Ein Gerät sendet einen kurzen Impuls aus, das andere (oder die anderen) antworten und das sendende Gerät kann aus der vergangenen Zeit (Laufzeit, Time of Flight, ToF) den Abstand errechnen. Dabei geht es um Milliardstel Sekunden, daher sind auch die genauesten Uhren auf den Boards erforderlich. So sind aktuell etwa 10 cm Genauigkeit erreichbar.
(Bild: Core Electronics)
Das „AI Thinker UB03 Kit“-Board kostet etwa 25 Euro (auf Breakoutboard mit ST-Mikrocontroller, es gibt sie auch einzeln) und man benötigt zwei davon. Beides sind praktisch Funk-Modems und werden mit AT-Kommandos gesteuert. Für den Einstieg muss man allerdings einiges an halb garen Websites und eventuellen Datenblättern auf Chinesisch wälzen. Jetzt gibt es aber eine gute Videoeinführung von Core Electronics auf YouTube. Auch die Tutorials auf deren Seiten sind für einen Einstieg geeignet. Es gibt dort auch den Code für MicroPython und C++.
(caw)
Künstliche Intelligenz
Call of Duty kommt ins Kino
Der Ego-Shooter Call of Duty kommt auf die Kinoleinwand. Das haben die Skydance-Tochter Paramount und die Microsoft-Tochter Activision Blizzard vereinbart. Geplant ist ein Film mit echten Schauspielern (Live-Action).
Das hat Paramount am Dienstag bekanntgegeben. Angaben zum Zeitplan, zum Produktionsbudget oder auf welche Teile der Call-of-Duty-Welt sich der Film stützen soll, enthält die Mitteilung nicht. Call of Duty ist eines der erfolgreichsten Computerspiele der Geschichte. Seit 2003 sind über 20 verschiedene Spieletitel erschienen, dazu eine noch größere Zahl an Versionen für mobile Endgeräte. Damit hat Activision Blizzard es geschafft, 16 Jahre in Folge das in den USA meistverkaufte Computerspiel aufzulegen.
Weltweit sind Call-of-Duty-Titel mehr als eine halbe Million mal verkauft worden. Hinzu kommen mehr als eine Milliarde Downloads von „Call of Duty: Mobile“.
Neue Fans gesucht
Paramount wird den Kinofilm entwickeln, produzieren und vertreiben. Das Produkt soll sich am Stil der Spieleserie orientieren und nicht nur eingefleischte Fans ansprechen, sondern auch neue Zielgruppen erschließen. Paramount-CEO David Ellison outet sich: „Als lebenslanger Fan Call of Dutys geht wirklich ein Traum in Erfüllung.“ Er habe selbst „zahllose Stunden mit dem Spielen dieser Franchise, die ich absolut liebe“, zugebracht.
„Wir gehen an diesen Film mit derselben disziplinierten, kompromisslosen Verpflichtung zu Exzellenz heran, die unsere Arbeit an ‚Top Gun: Maverick‘ geleitet hat“, erwähnt er einen vor drei Jahren produzierten Luftkampffilm. Dessen Budget soll über 170 Millionen US-Dollar groß gewesen sein. Das ist viel Geld, aber nur ein Bruchteil der Kosten eines Spieletitels der Call-of-Duty-Serie.
Activision-President Rob Kostich stellt hohe Anforderungen: „Unser gemeinsames Ziel ist recht einfach – eine unvergessliche Blockbuster-Erfahrung zu kreieren, die unsere Spielergemeinschaft liebt, und die auch neue Fans der Franchise stimuliert und inspiriert.“
Fusionswelle
Das Spielestudio Activision Blizzard gehört seit Kurzem zum Microsoft-Konzern, die Übernahme war fast 69 Milliarden US-Dollar schwer. Deutlich kleiner war die jüngst durchgeführte Übernahme Paramounts durch Skydance, wo es um lediglich rund acht Milliarden Dollar ging. Beide Fusionen waren umfehdet.
Microsoft konnte sich jedoch vor Gericht gegen die US-Wettbewerbsbehörde FTC (Federal Trade Commission) durchsetzen. Und nach einer Zahlung von 16 Millionen Dollar der Paramount-Tochter CBS an US-Präsident Donald Trump hat die US-Rundfunkregulierungsbehörde FCC (Federal Communications Commission) ihren Widerstand gegen die Paramount-Übernahme fallen lassen.
(ds)
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